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Rivian研究之电池设计和电芯供应

2021/11/15
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最近巨火的Rivian也是美国市场上最炙手可热的新星。

随着2022年美国市场电动汽车的加速,我觉得有必要把Rivian做一个系统性研究,包括电池、驱动系统、娱乐系统等等。

顺便多说一句,Rivian的工作节奏是很累人的,我有一位好友之前休息了好长一段时间,因为Rivian的节奏透支了他不少心力。当前全球新势力车企都是全力以赴的节奏,将对整个产业的格局产生巨大的影响。

备注:汽车产业我觉得以后将迎来新一轮的高强度竞争,996可能有点夸张,但是整体的工作节奏是导入消费电子和互联网迭代开发的路数。兄弟姐妹们我不是制造焦虑,现实如此,我无非是觉得大家以后干活一定是需要尽心尽力的。

Part 1 Rivian的车型和电池系统

根据Rivian的车型规划,主要量产有3种车型:

在美国私人客户市场,主要包含一款五座皮卡车型 R1T(67500-73000美元),9月开始逐步交付;另一款七座 SUV 车型 R1S(70000-75500美元)则将于年底开始交付。

R1T 和 R1S 两款车型,都是基于 Skateboard Platform(滑板平台),Rivian曾向福特购买原型设计和开发服务(支付7400万美元)

从规格来看,这个电池系统分成了好几种规格,包括:180 kWh 和 135 kWh 应该是开发好了;105 kWh低成本发方案将在半年里面发布,电池的快充功率其实有限,为160kW。

▲图1 Rivian的电池系统

 

在我2019年写的文章《Rivian的皮卡电池系统》,其实对Rivian的电池设计有过叙述。

Rivian的设计思路也是从21700电芯入手,主要的方案是充分利用皮卡和商用车对Z向高度不敏感的方式,采用上下两层模组配置冷却板的三明治的方式。

这算是从圆柱电芯的迭代设计中采取一种不一样的路径,通过两个模组上下单面冷却,模组之间采用一块大的冷板。这里的电芯下面是倒着放的,电芯先做成单块模组,实际模组的高度比较高,等于把两块21700的模组复合在了一起。模组的正面是模组的输出线排,通过快插连接器进行桥接,在电池模组的另一面则把上下母线排通过母线排进行连接。

通过这种大的模组,Rivian可以组成很大的电池系统。

▲图2 Rivian的21700双层模组设计

 

▲图3 Rivian的模组设计示意图

 

▲图4 Rivian的电池系统采用了9个三明治双层模组设计

 

目前来看,美国市场大部分使用的是软包和圆柱两种方案。根据当前的情况预测,随着Rivian的设计,会加速美国车企往圆柱的使用。根据可靠的消息,后续美国的主要车企在软包之外也会做不同的尝试,丰富自己的电池选择,方向上大都是往圆柱方向探索。

Part 2 Rivian的电池供应

我前段时间和三星SDI的朋友做了一些交流,Rivian也是SDI非常重要的增量客户。

按照此次IPO的架势,Rivian的电池诉求是不低的。官方的说法,其实早在4月份,Rivian的CEO RJ Scaringe表示三星 SDI 将为其电动汽车提供电池。除了之前SDI和Stellantis的JV以外,SDI可能会在 Rivian 的工厂附近建造一座电动汽车电池工厂。

备注:其实Rivian也是在全球找电芯的,据说还和宁王讨论过,但是美国市场其实是中国电池企业比较困难的方向。

根据彭博社的报道,Rivian 从投资层面需要在美国建立第二家电动汽车制造工厂,然后准备往欧洲建设工厂(2023 年底生产商用车,我想电动皮卡卖不动)。

Rivian比较有意思的地方,由于选择的技术路线是圆柱电池,它开始考虑在亚利桑那州、密歇根州和德克萨斯州建设电池制造基地。

小结:

我是觉得随着新势力的长大,几乎每家车企都开始储备电芯层面的人才,在合适的时间尝试进入电芯制造领域,这几乎是一个明牌。我是觉得部分小电池企业的团队(制造层面的工艺人才)和一些资产被MA的可能性倒是很大。

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笔者 朱玉龙,一名汽车行业的工程师,2008年入行,做的是让人看不透的新能源汽车行业。我学的是测试和电路,从汽车电子硬件开始起步,现在在做子系统和产品方面的工作。汽车产业虽然已经被人视为夕阳产业,不过我相信未来衣食住行中的行,汽车仍是实现个人自由的不二工具,愿在汽车电子电气的工程方面耕耘和努力,更愿与同行和感兴趣的朋友分享见解。